KR20030052245A - 씬너 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TFT-LCD의 제조공정에 사용되는 레지스트 제거용 씬너 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 a) 무기 알칼리 화합물 0.1 내지 5 중량%; b) 유기 아민 0.1 내지 5 중량%; c) 유기 용제 0.1 내지 30 중량%; d) 음이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제를 1 : 5 내지 25의 중량비로 포함하는 계면활성제 0.01 내지 5 중량%; 및 e) 물 60 내지 99 중량%를 포함하는 레지스트 제거용 씬너 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물은 TFT-LCD 디바이스와 반도체 디바이스 공정에서 기판위에 코팅되는 레지스트 막의 가장자리 부분 또는 기판의 후면에 형성되는 불필요한 막 성분의 레지스트 제거 능력이 우수하며, 장비에 대한 부식의 우려가 없다.

Description

씬너 조성물{CHEMICAL RINSE COMPOSITION}
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display: TFT-LCD) 및 반도체 디바이스 제조 공정에서 사용되는 감광성 수지(레지스트)막 제거용 씬너(Thinner) 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TFT-LCD 디바이스와 반도체 디바이스 제조 공정에서 기판 위에 코팅되는 레지스트 막의 가장자리 부분 또는 기판의 후면에 형성되는 불필요한 막 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 씬너 조성물에 관한 것이다.
TFT-LCD 회로 또는 반도체 집적회로와 같이 미세한 회로 패턴을 형성하기 위해서는 먼저 기판 상에 형성된 절연막 또는 도전성 금속막에 레지스트 조성물을 균일하게 코팅 또는 도포하고, 소정 형상의 마스크 존재 하에서 코팅된 레지스트 조성물을 노광 및 현상함으로써 목적하는 형상의 패턴을 만든다. 다음으로 패턴된 레지스트 막을 마스크로 사용하여 상기 금속막 또는 절연막을 에칭한 다음, 남은 레지스트 막을 제거하여 기판 상에 미세 회로를 형성한다. 이와 같은 리소그라피법에 의해 TFT-LCD 또는 반도체 디바이스를 제조하는 경우, 글라스, 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 레지스트 막을 필수적으로 형성하여야 하며, 형성된 레지스트 막의가장자리에 불필요하게 도포된 레지스트 및 기판 하부에 형성될 수 있는 불필요한 막을 기판으로부터 제거하기 위하여, 레지스트 막의 노광 및 현상 공정 이전에 기판을 씬너로 세정하는 공정이 필요하다.
종래 상기 기판 상의 레지스트 막을 세정, 제거하는 씬너로는 물을 기본으로 하여 무기 및 유기 알칼리계 씬너, 모노에탄올아민 등의 유기 아민계 씬너들이 공지되어 있다. 그러나, 상기 무기 알칼리계 씬너는 불량막 제거 작업 후, 무기물이 잔류하여 공정 장비의 오염 우려가 있으며, 레지스트 제거효율이 낮은 단점이 있으므로, 근래에는 유기 알칼리 및 유기아민을 주성분으로 하여 무기 알칼리를 혼용하여 사용하고 있다. 상기 유기 알칼리 및 유기아민은 용제 휘발 후 잔존 이물질이 거의 없어 장비에 대한 부식이 없으며 레지스트에 대한 용해도가 우수하여 뛰어난 레지스트 제거 성능을 나타낸다.
또 다른 씬너 조성물로 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등의 무기 알칼리, 테트라메틸암모늄하이드록사이드 등의 유기 알칼리 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌그릴콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테를아세테이트, n-부틸아세테이트 등의 유기용제를 혼합한 씬너 조성물이 사용되고 있으나, 상기 유기 용제로는 충분한 레지스트 제거력을 기대할 수 없으며, 특히 무기알칼리의 함량이 증가할수록 휘발 후 장비 부식에 대한 우려가 커지게 된다.
따라서, 우수한 레지스트 제거력을 가짐과 동시에 장비 부식을 방지할 수 있는 새로운 레지스트 제거용 씬너 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 고려하여, 레지스트 제거 능력이 탁월하며 장비에 대한 부식 우려가 없는 TFT-LCD 디바이스와 반도체 디바이스 레지스트 제거용 씬너 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 무기 알칼리 화합물 0.1 내지 5 중량%; b) 유기 아민 0.1 내지 5 중량%; c) 유기 용제 0.1 내지 30 중량%; d) 음이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제를 1 : 5 내지 25의 중량비로 포함하는 계면활성제 0.01 내지 5 중량%; 및 e) 물 60 내지 99 중량%를 포함하는 레지스트 제거용 씬너 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명자들은 1 종 이상의 무기 알칼리, 유기아민, 1 종 이상의 유기용제, 및 계면활성제를 특정 비율로 포함하는 경우 레지스트 제거 능력이 탁월하며 장비에 대한 부식 우려가 없음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물에 있어서, 상기 a) 무기 알칼리 성분은 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 무기 알칼리 화합물의 함량은 전체 씬너 조성물에 대하여 0.1 내지 5 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%인 것이 좋다. 상기무기 알칼리 함량이 0.5 중량% 미만이면 레지스트 성분내로 침투력이 부족하여 레지스트 제거력이 저하되며, 5 중량%를 초과하면 씬너 조성물의 용제 휘발후 장비 부식을 초래하거나 침투력이 너무 강해서 레지스트 제거 경계면에 누적(build-up) 되어 현상 후 공정에서 미현상되어 남기도 한다.
본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물에 있어서, 상기 b) 유기아민 성분은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 에틸렌글리콜아민, 프로필렌글리콜아민, 부틸렌글리콜아민, 디에틸렌글리콜아민, 및 디프로필렌그리콜아민으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 유기 아민의 함량은 전체 씬너 조성물에 대하여 0.1 내지 5 중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 4 중량%인 것이 좋다. 상기 유기 아민 성분의 함량이 0.1 중량% 미만이면 레지스트의 고분자 성분내로 침투력이 약화되어 씬너 조성물의 레지스트 제거 속도가 늦어지며, 5 중량%를 초과하면 침투력이 너무 강하여 레지스트 제거 경계면에 누적(build-up) 되어 현상 후 공정에서 미현상되어 남기도 한다.
또한, 본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물에 있어서, c) 유기 용제는 물과 잘 혼용될 수 있으며, 레지스트 및 유기 아민계 화합물을 충분히 용해할 수 있는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적 예를 들면 에틸렌글리콜페닐에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 부틸렌글리콜페닐에테르, 디에틸렌글리콜페닐에테르, 디프로필렌글리콜페닐에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸렌에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, N-메틸피롤리돈(NMP), N-에틸 피롤리돈(NEP), N-프로필 피롤리돈 (NPP), N-하이드록시메틸 피롤리돈, 및 N-하이드록시에틸 피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 유기 용제의 함량은 0.1 내지 30 중량%가 바람직하며, 1 내지 10 중량%로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 유기 용제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 레지스트 및 유기 아민계 화합물에 대한 용해력이 떨어지며, 30 중량%를 초과하면 폐액 처리가 쉽지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물에 있어서, 상기 d) 계면 활성제는 음이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제가 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제들은 물 및 유기용제에 잘 섞이고 용해될 수 있어야 하며, 이때 음이온계 계면활성제는 유기용제와 물의 용해도를 높여주는 역할을 한다. 상기 음이온계 계면활성제로는 소듐 라우레이트 설페이트, 알킬 설페이트 나트륨 (sodium alkyl sulfate) 등이 있다. 상기 비이온계 계면활성제로는 폴리옥시에틸에테르, 폴리옥시프로필에테르, 폴리옥시에틸옥틸페닐에테르, 폴리옥시프로필옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸프로필에테르, 폴리옥시에틸프로필옥틸페닐에테르, 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합비 (중량비)는 1 : 5 내지 25 인 것이 바람직하다. 상기 음이온계 계면활성제와 비이온계 계면활성제의 혼합비가 1 : 5 미만인 경우에는 유기용제와 물의 용해도에 문제가 있으며, 1 : 25를 초과하는 경우에는 레지스트 제거능력이 저하되는 문제가 있다. 상기 계면활성제의 함량은 0.01 내지 5 중량%인 것이 바람직하며, 상기 계면활성제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 유기아민, 유기용제 및 물의 혼합이 원활하지 않고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 씬너 조성물의 레지스트 제거력이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물에 있어서, 필수 구성 성분인 e) 물은 이온교환수지를 통해 여과한 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 비저항이 18 메가오옴(Ω) 이상인 초순수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 물의 함량은 전체 씬너 조성물에 대하여 60 내지 99 중량%인 것이 바람직하며, 상기 물의 함량이 60 중량% 미만이면 폐액 처리 등에 문제가 있으며, 99 중량%를 초과하면 레지스트 제거력이 떨어지는 문제점이 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 씬너 조성물은 각 성분들을 특정 비율로 혼합하여 종래에 사용되오던 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등의 무기알칼리, 테트라메틸암모늄하이드록사이드 등의 유기 알칼리와 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, n-부틸아세테이트 등의 유기용제의 혼합물이 가지는 불완전한 세정성, 장비에 대한 오염성 등의 문제점을 해결할 수 있으며, 특히 미세한 레지스트 잔막까지 제거할 수 있는 뛰어난 성능을 가지고 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다. 한편, 하기 실시예에 있어서 별도의 언급이 없으면 백분율 및 혼합비는 중량을 기준으로 한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4
하기 표 1과 같은 성분비를 가지는 유기 아민, 유기용제, 계면활성제 및 물을 혼합하여 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4의 씬너 조성물을 각각 제조하였다.
구 분 (중량%) 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4
(a)무기알칼리 KOH 0.5 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 - - - -
Na2CO3 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 - - - -
NaOH - - - - - - - - 0.3 6.0 - -
TMAH - - - - - - - - - - 0.6 0.6
(b)유기아민 MEA 0.5 - - - - - 0.5 - - - - -
DEGA - - - 0.5 - - - - - - - -
TEA - 0.5 - - 0.5 - - 0.5 - - - -
TEOA - - 0.5 - - 0.5 - - - - - -
(c)유기용제 NMP 1.0 1.0 1.0 - - 3.0 3.0 3.0 - - - -
PPOH 1.0 - - 1.0 1.0 1.0 - - - - - -
DPGME - 3.0 - 5.0 - - 5.0 - - 5.0 - 5.0
PGMEA - - 3.0 - 5.0 - - 5.0 - - - -
nBA - - - - - - - - 5.0 5.0 5.0 5.0
PGME - - - - - - - - 5.0 - 5.0 -
(d)계면활성제 POEO 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 - - - -
ES 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 - - - -
(e) 물 94.9 92.9 92.9 89.4 88.4 90.4 86.9 86.9 89.7 84.0 89.4 89.4
상기 표 1에서, TMAH는 테트라메틸암모늄하이드록사이드, MEA는 모노에탄올아민, DEGA는 디에틸렌글리콜아민, TEA는 트리에틸아민, TEOA는 트리에탄올아민, NMP는 N-메틸피롤리돈, PPOH는 프로필렌글리콜페닐에테르, DPGME는 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, PGMEA는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, n-BA는 n-부틸아세테이트, PGME는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, POEO는 폴리옥시에틸옥틸페닐에테르, ES는 소듐 라우레이트 설페이트를 각각 나타낸다.
물성시험
시편제조: 크롬 블랙 매트릭스(Black Matrix)가 증착되어 있는 LCD 글라스 (Glass)에 범용적으로 사용되는 칼라 레지스트(Color Resist) 조성물((FujiFilm Arch사 제품, 상품명: CR-8131L, CG-8130L, CB-8140L, CR-8100L, CG-8100L, CB-8100L)을 스핀 코팅하여, 최종 막 두께가 1.0 내지 2.0 ㎛가 되도록 도포한 후, 챔버(chamber)에서 60초 동안 진공건조(0.5 torr) 하여 시편을 제조하였다.
상기 칼라 레지스트가 코팅된 글라스 기판을 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4의 씬너 조성물에 각각 2초간 침지(dip)한 후, 탈이온수(D. I. Water)로 세정한 다음, 육안 및 광학전자현미경(LEICA사, 모델:FTM-200)으로 관찰하여 에지 부분의 불량막 제거상태의 양호, 불량을 관찰하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
레지스트 제거력 관찰
육안 관찰 광학전자현미경 관찰
실시예 1 양호 양호
실시예 2 양호 양호
실시예 3 양호 양호
실시예 4 양호 양호
실시예 5 양호 양호
실시예 6 양호 양호
실시예 7 양호 양호
실시예 8 양호 양호
비교예 1 불량 불량
비교예 2 양호 불량
비교예 3 불량 불량
비교예 4 불량 불량
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 씬너 조성물로 세정을 한 경우에는 불량막 제거 상태가 양호하였다. 이에 반해, 비교예 1 내지 4의 씬너 조성물로 세정을 한 경우에는 불량막 제거 상태가 불량함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레지스트 제거용 씬너 조성물은 TFT-LCD 디바이스와 반도체 디바이스 공정에서 기판위에 코팅되는 레지스트 막의 가장자리 부분 또는 기판의 후면에 형성되는 불필요한 막 성분의 레지스트 제거 능력이 우수하며, 장비에 대한 부식의 우려가 없다.

Claims (6)

  1. a) 무기 알칼리 화합물 0.1 내지 5 중량%;
    b) 유기 아민 0.1 내지 5 중량%;
    c) 유기 용제 0.1 내지 30 중량%;
    d) 음이온계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제를 1 : 5 내지 25의 중량비로 포함하는 계면활성제 0.01 내지 5 중량%; 및
    e) 물 60 내지 99 중량%
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트 제거용 씬너 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 알칼리 화합물이 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물인 것을 특징으로 하는 레지스트 제거용 씬너 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 아민이 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 에틸렌글리콜아민, 프로필렌글리콜아민, 부틸렌글리콜아민, 디에틸렌글리콜아민, 및 디프로필렌글리콜아민으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물인 것을 특징으로 하는 레지스트 제거용 씬너 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유기용제는 에틸렌글리콜페닐에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 부틸렌글리콜페닐에테르, 디에틸렌글리콜페닐에테르, 디프로필렌글리콜페닐에테르, N-메틸피롤리돈(NMP), N-에틸 피롤리돈(NEP), N-프로필 피롤리돈(NPP), N-하이드록시메틸 피롤리돈, 및 N-하이드록시에틸 피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물인 것을 특징으로 하는 레지스트 제거용 씬너 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 음이온계 계면활성제가 소듐 라우레이트 설페이트 또는 알킬 설페이트 나트륨(sodium alkyl sulfate)인 것을 특징으로 하는 레지스트 제거용 씬너 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 비이온계 계면활성제가 폴리옥시에틸에테를, 폴리옥시프로필에테르, 폴리옥시에틸옥틸페닐에테르, 폴리옥시프로필옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸프로필에테르, 및 폴리옥시에틸프로필옥틸페닐에테르로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물인 레지스트 제거용 씬너 조성물.
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